рабочее колесо радиально-осевой гидротурбины

Классы МПК:F03B3/02 с радиальным потоком на стороне высокого давления и аксиальным потоком на стороне низкого давления, например турбины Френсиса 
Автор(ы):
Патентообладатель(и):Закрытое акционерное общество "Научно-производственное объединение гидравлических машин" (ЗАО "НПО "ГИДРОМАШ") (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2004-07-13
публикация патента:

Рабочее колесо (РК) предназначено для использования в радиально-осевых гидротурбинах, устанавливаемых на гидроэлектростанциях или используемых в качестве гидропривода. Устройство содержит размещенные между ободьями лопасти (Л), имеющие цилиндрические поверхности с образующей, возрастающей к оси гидротурбины и параллельной ей. Форма Л РК образована углом наклона скелетной линии профиля Л, переходящим от изменяющегося по линейной зависимости на большей частя профиля Л к неизменному на остальной части, а также выбором параметров РК из следующих соотношений: изменение рабочее колесо радиально-осевой гидротурбины, патент № 2279566 по линейной зависимости от рабочее колесо радиально-осевой гидротурбины, патент № 2279566 1 до рабочее колесо радиально-осевой гидротурбины, патент № 2279566 2 на большей части профиля Л соответственно на расстоянии от D1 до 1,01 D2, рабочее колесо радиально-осевой гидротурбины, патент № 2279566 =const=рабочее колесо радиально-осевой гидротурбины, патент № 2279566 2 на остальной части от 1,01 D2 до D2, диапазон возрастания образующей поверхностей Л - от (0,08-0,20)D1 при входе жидкости на РК до (0,15-0,30)D 1 при выходе с него, D2/D1=(0,6-0,73), где D1 - наружный диаметр РК, D2 - внутренний диаметр РК, D2/D1 - относительный диаметр РК, рабочее колесо радиально-осевой гидротурбины, патент № 2279566 - угол наклона скелетной линии профиля Л, рабочее колесо радиально-осевой гидротурбины, патент № 2279566 1 - угол наклона входного элемента скелетной линии профиля Л к окружному направлению, рабочее колесо радиально-осевой гидротурбины, патент № 2279566 2 - угол наклона выходного элемента скелетной линии профиля Л. Конструкция РК обеспечивает расширение диапазона использования турбины. 2 ил. рабочее колесо радиально-осевой гидротурбины, патент № 2279566

рабочее колесо радиально-осевой гидротурбины, патент № 2279566 рабочее колесо радиально-осевой гидротурбины, патент № 2279566

Формула изобретения

Рабочее колесо радиально-осевой гидротурбины, содержащее размещенные между ободьями лопасти, имеющие цилиндрические поверхности с образующей, возрастающей к оси гидротурбины и параллельной ей, отличающееся тем, что форма лопастей рабочего колеса образована углом наклона скелетной линии профиля лопасти, переходящим от изменяющегося по линейной зависимости на большей части профиля лопасти к неизменному на остальной части, а также выбором параметров рабочего колеса из следующих соотношений: изменение рабочее колесо радиально-осевой гидротурбины, патент № 2279566 по линейной зависимости от рабочее колесо радиально-осевой гидротурбины, патент № 2279566 1 до рабочее колесо радиально-осевой гидротурбины, патент № 2279566 2 на большей части профиля лопасти соответственно на расстоянии от D1 до 1,01 D2, рабочее колесо радиально-осевой гидротурбины, патент № 2279566 =const=рабочее колесо радиально-осевой гидротурбины, патент № 2279566 2 на остальной части от 1,01 D2 до D2, диапазон возрастания образующей поверхностей лопастей от (0,08÷0,20)D1 при входе жидкости на рабочее колесо до (0,15÷0,30)D1 при выходе с него, D 2/D1=(0,6÷0,73), где D1 - наружный диаметр рабочего колеса, D2 - внутренний диаметр рабочего колеса, D2/D1 - относительный диаметр рабочего колеса, рабочее колесо радиально-осевой гидротурбины, патент № 2279566 - угол наклона скелетной линии профиля лопасти, рабочее колесо радиально-осевой гидротурбины, патент № 2279566 1 - угол наклона входного элемента скелетной линии профиля лопасти к окружному направлению, рабочее колесо радиально-осевой гидротурбины, патент № 2279566 2 - угол наклона выходного элемента скелетной линии профиля лопасти.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к гидротурбинам и может быть использовано применительно к гидроэлектростанциям или в качестве гидропривода различных потребителей энергии.

Известны радиально-осевые насос-турбины, геометрические параметры которых позволяют повысить единичную мощность путем увеличения пропускной способности, при этом КПД остается неизменным (Патент РФ №1258138, F 03 В 3/02, 1985 г.).

Известно также рабочее колесо радиально-осевой гидротурбины, содержащее размещенные между ободьями лопасти (Авт. свидетельство СССР №450027, F 03 В 3/02, 1972 г.). В данном изобретении для повышении КПД и упрощения технологии изготовления колеса лопасти выполнены в виде цилиндров с образующей, возрастающей к оси турбины и параллельной ей.

Известное техническое решение является наиболее близким к предлагаемому по техническому результату. Однако оно позволяет получить указанные преимущества только в тех случаях, когда приведенное число оборотов гидротурбины лежит в пределах n'I=60÷65 об/мин, а приведенный расход рабочей жидкости Q'I=(0,23÷0,3 м 3/с.

Предлагаемое изобретение является дальнейшим усовершенствованием данного технического решения и позволяет расширить диапазон использования рабочего колеса радиально-осевой гидротурбины до n'I=50÷75 об/мин и Q' I=0,13÷0,5 м3/с.

Для достижения указанного технического результата форма лопастей рабочего колеса образована углом наклона скелетной линии профиля лопасти, переходящим от изменяющегося по линейной зависимости на большей части профиля лопасти к неизменному - на остальной части, а также выбором следующих параметров рабочего колеса:

изменение рабочее колесо радиально-осевой гидротурбины, патент № 2279566 по линейной зависимости от рабочее колесо радиально-осевой гидротурбины, патент № 2279566 1 до рабочее колесо радиально-осевой гидротурбины, патент № 2279566 2, на большей части профиля лопасти соответственно на расстоянии "а-в" от D1 до 1.01 D 2,

рабочее колесо радиально-осевой гидротурбины, патент № 2279566 =const=рабочее колесо радиально-осевой гидротурбины, патент № 2279566 2 на остальной части "в-с" от 1,01 D2 до D2,

диапазон возрастания образующей поверхностей лопастей - от (0,08÷0,20)D1 при входе жидкости на рабочее колесо до (0,15÷0,30)D1 при выходе с него,

D2/D1=(0,60-0,73),

где D1 - наружный диаметр рабочего колеса,

D2 - внутренний диаметр рабочего колеса,

D 2/D1 - относительный диаметр рабочего колеса,

рабочее колесо радиально-осевой гидротурбины, патент № 2279566 - угол наклона скелетной линии профиля лопасти,

рабочее колесо радиально-осевой гидротурбины, патент № 2279566 1 - угол наклона входного элемента скелетной линии профиля лопасти к окружному направлению,

рабочее колесо радиально-осевой гидротурбины, патент № 2279566 2 - угол наклона выходного элемента скелетной линии профиля лопасти.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 показана схема рабочего колеса в меридиональной проекции, на фиг.2 - вид по "А" фиг.1.

В пространстве, ограниченном ободьями 1 и 2 колеса, размещены лопасти 3, имеющие цилиндрические поверхности с образующей, параллельной оси O-O гидротурбины. Линия 4 является скелетной линией профиля лопасти. Высота лопасти "в" возрастает от в=в0 до в=в2 при уменьшении диаметра расположения элемента лопасти от D1 до D2.

Предлагаемое колесо не уступает обычным радиально-осевым колесам и прототипу с быстроходностью nS=80÷175 по величине площади вращения, ограниченной выходными кромками лопастей.

Экспериментальные исследования гидротурбин с предлагаемым рабочим колесом проводились на крупномасштабных моделях диаметром D1=800 мм и 400 мм. Исследования гидротурбин РО 400/2701÷2705, РО 310/2715÷2722 и РО 230/2711 позволили определить влияние параметров рабочее колесо радиально-осевой гидротурбины, патент № 2279566 1, рабочее колесо радиально-осевой гидротурбины, патент № 2279566 2, D2/D1, в0 /D1 и в2/D1 на гидравлические качества гидротурбин и определить диапазон изменения параметров, обеспечивающий эффективность применения предлагаемого рабочего колеса.

Класс F03B3/02 с радиальным потоком на стороне высокого давления и аксиальным потоком на стороне низкого давления, например турбины Френсиса 

гидравлическая машина и установка для преобразования энергии, содержащая такую машину -  патент 2508466 (27.02.2014)
непосредственно соединенная тихоходная малая гидротурбина диагонального типа, применяемая в гидродинамической энергосберегающей охлаждающей башне -  патент 2491444 (27.08.2013)
рабочее колесо гидравлической машины, гидравлическая машина, содержащая такое рабочее колесо, и установка преобразования энергии, оснащенная такой гидравлической машиной -  патент 2479746 (20.04.2013)
радиально-осевая гидравлическая машина -  патент 2447315 (10.04.2012)
лопаточный аппарат рабочего колеса радиально-осевой гидротурбины -  патент 2422670 (27.06.2011)
составное рабочее колесо для турбины френсиса -  патент 2407913 (27.12.2010)
лопаточный аппарат рабочего колеса радиально-осевой гидротурбины -  патент 2321766 (10.04.2008)
гидравлический агрегат гэс -  патент 2313001 (20.12.2007)
способ восстановления работоспособности гидроагрегата -  патент 2275525 (27.04.2006)
турбина -  патент 2263814 (10.11.2005)
Наверх